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【关键词】 生物质能源 电力企业 经营战略 SWOT
PEST
生物质能源指的是利用植物的光合作用将太阳能转换成化学能,并存储在生物体中,然后利用相关技术加以利用的能源。它具有以下特点。
第一,可再生性。生物质能源主要来源于农林废弃物,可以利用规模化种植来确保产量,同时能够持续生产,属于可再生能源。
第二,资源丰富。我国属于农业大国,生物质资源非常丰富,据相关统计数据表明,每年产生的生物质总量达50多亿吨,相当于20多亿吨原油。
第三,减少二氧化碳排放。生物质能源使用过程中,二氧化碳的排放量和其利用光合作用吸收的二氧化碳相当,由此极大地降低了二氧化碳的排放量。
2、我国生物质发电行业环境分析
2.1、政策影响
我国于2006年1月1日颁布实施了《中华人民共和国可再生能源法》,同时还制定了12项相关的配套法规,其中,《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电上网电价政策》》、《可再生能源电力并网及有关技术标准》等文件和我国生物质产业密切相关,促进了生物质能源的利用。
2.2、经济因素影响
针对我国可再生能源的发展状况,不但要通过立法来加以保护,同时还需建立稳定的经济政策来加以激励。经济政策主要包含低息贷款、财政补贴、定价政策。
第一,低息贷款。低息贷款通常由国家融资机构、国际金融组织来提供。随着生物质发电技术的日益成熟,国家要加大资金以及政策扶持力度,使得商业银行能够为其提供低息贷款。
第二,财政补贴。财政补贴指的是国家对生物质发电研发部门以及发电企业给予的资金补贴。利用财政补贴,激励研发部门以及生产企业的积极性,促进生物质发电技术的发展。
第三,定价政策。2006年国家发改委颁布实施了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,该办法规定生物质发电项目的上网电价由两部分组成,一是传统上网电价,二是补贴电价,补贴标准为每度电量0.25元。2008年,国家发改委了《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》,该办法规定属于补贴范围内的秸秆直燃发电企业,补贴标准每度电量0.1元。
3、我国生物质发电行业发展历程及现状
2005年以降,国家发改委批复建设国信如东、国能单县、河北晋州三个秸秆发电厂,并辅以《可再生能源法》,确保我国生物质发电厂的良好发展,此后,国内生物质直燃发电的装机容量逐年攀升。据相关统计数据表明,截止到2010年,我国累计核准生物质发电项目约170个,投资费用从2006年的168亿元提高到2010年的586亿元,年增长率约30%。
4、 我国生物质发电行业经营特征
第一,区域分布集中。国内生物质电厂投资较为集中的区域主要分布在华东地区,截止2009年底,该地区生物质发电厂装机容量已占全国总量的49%,投资额占到全国的50%。其次,分布在中南、东北以及华北地区,其中,中南地区的投资额占到全国的21%。
第二,建设规模大,投资费用高。山东单县生物质发电项目总投资3.4亿元,规模为1×25MW单级抽凝式汽轮发电机组。山东京能生物质发电项目投资总额达2.59亿元,该项目设计两台12MW的发电机组。山东莘县建设两台15兆瓦发电机组,项目总投资3亿元。
第三,发电原料的成本高。生物质发电产业是较为常见的“小电厂、大燃料”产业,燃料的充足供应是确保生物质发电厂正常运转的重要条件。农林废弃物具有收集范围大、重量轻、体积大,不便于长途运输等特点,使得收储比较困难,燃料成本高。
第三,缺乏核心技术、关键设备需要进口。现阶段,国内出产的生物质发电设备存在以下问题,一是锅炉的适应能力比较低,二是原料输送机的性能不强,三是原料水分测量机械较为落后。以上情况导致国内生物质发电企业需要进口锅炉以及燃料输送设备。
第四,电厂分布过于集中。现阶段,我国对生物质发电产业的扶持力度比较大,促进了国内生物质发电厂的发展,但发展的过程中也彰显出电厂规划过于集中,出现区域投资过热、布局不合理等问题。
5、生物质发电厂选择经营战略的重要性
基于我国生物质发电企业的以上概述,可以得出:选择一个对的、符合企业发展的经营战略对一个处于困境中的生物质发电厂极其重要,能够引领企业的发展方向,将企业带出当前的经营困境。
经营战略的选择首先要基于战略分析工具中的PEST方法和五力模型分析法对生物质发电厂的外部环境进行研究,从政策法规、经济环境、社会文化环境、技术环境、行业环境等角度分析企业所处的环境对于战略制定的影响。其次,要基于SWOT方法对生物质发电厂自身的优势和劣势,机会和威胁进行综合分析,从而使企业在分析现行战略的基础上,抓住机会,扬长避短,确定适合企业发展的经营战略。再次,选择适合生物质发电厂自身的经营战略。最后,通过优化企业内部资源、调整组织机构、提供有力的人才保障、加强企业内部管理、转变经营观念、加强同行业对标等方面确保该战略的实施,为企业未来健康发展奠定基础。
6、结语:
当前我国生物质发电厂应积极面对生产经营中的问题和弊端,充分分析自身的经营现状,通过对其外部环境分析、内部环境分析、以及自身的优势和劣势分析,探究影响企业发展的根本性因素,从而找到合理的解决方法,制定相应的经营战略,使企业能够摆脱目前的经营困境。
【参考文献】
关键词:生物质发电;经纪人
一 规范有序而不是一哄而上或者停止发展
当前,关于我国生物质发电产业存在两种截然相反的观点。赞成者认为生物质发电应该快速普及推广,反对者断言我国不需要生物质发电场。
赞成者的理由包括:该产业是节能减排工程,能够缓解化石能危机,保障国家能源安全;是工农一体化工程,有利于解决秸秆露天焚烧、畜牧公害与“三农”问题;与制造业高度关联。能够带动农机具、锅炉等装备制造业的发展。
反对者的观点是:我国煤炭资源充足,和煤炭相比,生物质发电缺乏竞争力,已经运营的企业普遍亏损;秸秆等生物质容易腐烂难以储存;可以依靠核能、水能、太阳能、风能等。
上述正反双方的观点都有道理,但都没有反映生物质发电产业的全貌。赞成者的观点虽然正确,但作为生物质发电产业快速发展的理由不充分反对者以生物质发电产业存在的问题为由,反对其发展,也不是科学态度。
生物质发电化腐朽为神奇,这是不容质疑的。通过专用锅炉焚烧秸秆、枯枝落叶、酒糟、垃圾等工农城乡固体有机废弃物产生了清洁的电力能源。正因为如此,自20世纪70年代以来,世界各国、尤其是发达国家一直重视并将积极推动生物质发电产业的发展。截至2004年,世界生物质发电装机已达3900万千瓦,年发电量约2000亿千瓦时,可替代7000万吨标准煤。是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。到2020年,西方工业国家15%的电力将来自生物质发电,而目前生物质发电只占整个电力生产的1%。届时,西方将有1亿个家庭使用的电力来自生物质发电,生物质发电产业还将为社会提供40万个就业机会。受此影响我国也从近几年开始逐渐重视生物质发电产业的发展。到2007年底,由国家和各省主管部门核准的生物质规模化发电项目已有87个,总装机容量220万千瓦。江苏已建、在建、改建生物质电场24家。
生物质发电产业在欧美已经经历了30多年的发展历程,进入相对成熟阶段,而在我国,还是个新生事物,绝大多数刚刚建成不久,运行时间短。在诸如燃料收集、加工、运输,上料系统、锅炉以及经济效益上出现问题在所难免。生物质电力的比较效益低于煤炭电力只是暂时现象,随着煤炭资源日益枯竭,生物质发电技术的不断突破,竞争中的劣势地位将会逐步改变。目前生物质发电的效益没有考虑其环境贡献,如果将其贡献货币化,生物质电力的竞争力将显著提高。与同类型火电机组相比,运营一台2.5万千瓦的生物质发电机组,每年可减少二氧化碳排放约10万吨,氮氧化物、硫氧化物以及粉尘的排放分别是化石燃料电厂排放标准的1/5、1/10和1/28。将生物质电场的减排贡献货币化是国家生态补偿的理论依据。补偿要与国家财力匹配。如果像赞成者主张的那样,全国每个县建一个生物质电场,以达到迅速推广的目的,国家的财力是难以承担的,即使财力充足这种补偿方式也不值得提倡。世界银行和经济合作组织主张推广具有商业竞争力的成熟技术,我国的生物质发电产业目前处于试验、试点、示范阶段,尚不具备大规模推广的条件。就江苏而言,采取综合措施,实现已有生物质电场满负荷正常运行已经难能可贵,短期内没有必要新增生物质电场。至于全国生物质电场的试点个数、规模需要研究后确定。生物质发电产业是新生事物,因为缺乏商业竞争力就不管不问是缺乏远见的不负责行为。发达国家的生物质发电产业都是在国家的扶持下逐渐发展壮大起来的,发达国家除类似于我国每度电2角5分的上网补贴外,已经形成了一整套支持体系,包括基建补贴、税收优惠、技术研发、建立设备检测认证体系、制定技术标准规范规程、推行绿色电力配额制度和认购制度等。秸秆等生物质作为取暖和炊事燃料已经被储存、使用了数万年,无法储存的说法是站不住脚的。水能、风能、太阳能、核能具有能源开发功能,不具有有机污染物治理作用,所以不应该排斥、替代生物质发电产业的发展。
二 着力培育生物质经纪人
射阳县临海镇的王跃原先从事农副产品流通,现在他有了一个新身份――秸秆经纪人。每年一到冬季,他就带领当地群众采用人工或机械拔除的方法收集地里的棉花秸秆,并用切削机械将棉花秸秆加工成燃料出售给射阳生物质电场。近两年,利用4个月左右的冬季农闲时节,为自己增加收八达40~50万元,与此同时,带动100多名农民就业,为农民增收致富开辟了新的路子。目前,在江苏,像王跃这样的秸秆经纪人,还有四五百人,一到夏收夏种、秋收秋种和冬季农闲时节,都活跃在田间地头。江苏农村,露天焚烧秸秆现象也因此减少了许多。
这些秸秆经纪人的出现不是偶然的。作为能源需求大省,江苏的生物质发电产业走在全国前列。到目前为止,江苏在建、已建生物质电场22家,其中射阳、宝应、楚州等生物质电场已经投产运行。对生物质电场,甚至对整个生物质产业而言,包括秸秆在内的生物质的收集、加工、运输、销售起到了举足轻重的作用。从事这方面工作的经纪人是生物质企业成败的关键,也对农民就业做出了重要贡献。
(1) 经纪人的素质至关重要
并非所有的秸秆经纪人都一帆风顺,大获成功。因品行不端、经营不善而淘汰出局的现象并非少见。有的经纪人因将添加了水分、沙子的燃料交售到电场,有的经纪人不顾广大农民群众利益,故意拖欠农民费用而遭到淘汰。据调查,江苏的一个生物质电场2年前刚组建的由20人组成的经纪人队伍,一年后淘汰了80%。目前,我国的秸秆经纪人队伍正在处于不断规范、不断完善阶段。大浪淘沙,谁成为真正的成功者还有待时间检验。要做好秸秆经纪人需要一些个人的因素和外部的条件。
在相关行业具有丰富的实践经验,头脑灵活,有一定经济实力,具有较强的组织沟通能力,善经营,懂管理,有较高的信誉,能够得到企业和广大农民群众的信任和支持等都是秸秆经纪人成功所必备的素质。下面以调查中发现的最成功经纪人,射阳县临镇的王跃为例加以说明。
第一、相关行业的实践经验。王跃的成功得益于农产品营销的经历。和农副产品收集、加工、流通类似。生物质也有类似环节,所不同的是生物质属于新兴行业,缺乏相应标准。在没有标准的情况下,出现许多问题是难免的。比如,由于对秸秆中水分含量无明确标准,农民们将含水量高达50%,甚至70~80%的生物质交售到电场,电场收购这些高含水量的燃料,极易腐烂而造成不必要的损失。为此,电场和农民之间经常出现摩擦。有农产品流通经验的经纪人以粮食为例向农民做出必要的解释,就可以有效化解冲突。
第二、经济实力和良好信誉。一个经纪人一年收购1 万吨秸秆,每吨以150元计,需要150万元。只有经济实力较强的人才能承担如此大的资金投入。调查中发现,有经纪人因资金不足向电场、政府借钱的现象,这种现象不利于经纪人的发展,对电场、政府也是不利的,经纪人的这种行为不可取。具有良好信誉的经纪人可以向银行贷款,或者获得银行的担保。
(2) 发电厂的扶助非常关键
发电厂支持与奖励措施也促进了生物质经纪人行业的发展。经纪人收购秸秆过程中,需要收集、加工、称量、运输设备和机械,需要租用场地,初期投入非常大,没有电场在启动阶段的支持,很难从事这方面的工作。
射阳生物质电场的做法值得同类电场借鉴。2007年燃料收集之初,射阳生物质电场为王跃无偿提供8台棉花秸秆切削机械、10台拔棉机械,同时为其免费提供地磅和输送带。随着经济积累,经纪人由无偿使用这些机械逐渐变为有偿使用。此外,射阳电场为鼓励经纪人完成任务,签订了完成任务奖励10元/吨,完不成任务罚款20元/吨的合同。这个合同得到了经纪人的普遍欢迎,两年来,王跃共向电场出售新型燃料1.4万吨,得到公司奖励14万元。
2.3 合理的经营之路必不可少
【关键词】 新能源 发电技术 发展
1 引言
为良好的应对能源紧张的现实问题,降低对自然环境的影响破坏,确保生态系统的健康稳定,社会对于清洁能源、可再生性、低污染的新型能源需要逐步扩充。新能源即是通过非常规的技术手段进行绿色能源的开发与应用。例如太阳能、海洋能等均为代表性的新能源,他们没有污染,且可循环持久应用。通过新能源进行发电,即是将新能源变成电能的具体过程,这样一来可确保资源的健康持续发展。
2 新能源发电技术状况
新能源主要为在应用新技术手段的条件下,有效的开发应用可再生资源。对于传统化石能源来讲,应用新能源发电技术呈现出可再生、能量丰富、污染影响较低的特性。具体的技术手段包括风力发电、地热、生物质技术以及潮汐发电技术等。针对目前科技发展现实状况,应用太阳能光伏以及风力进行发电技术手段较为完善,且应用更加广泛。
2.1 太阳能光伏发电技术
光伏发电具体的应用模式包括户用电源、单独发电系统以及并网发电等。光伏发电在电力系统中的主要应用形式有户用电源、独立光伏发电系统和光伏并网发电系统。其中户用电源为较为简单的模式,发电容量较低,通常用于舒缓偏远区域居住人民的电能缺乏问题。应用独立光伏发电技术其容量较大,而结构较为简单。作用在于为具体的区域完成供电。应用并网光伏发电技术成为今后太阳能光伏系统的主体发展方向,主要传输电能到电网。当前,技术员工主要针对并网地区屋顶发电以及峰光伏技术进行研究。建设可调度系统,配置蓄能装置,发挥储存能量功能,并做好能量的调节分配。该技术系统适合在经常断电的区域建设应用,当然所需投入的成本相对较高。还有一类为不可调度的系统,其结构较为简单,投入成本相对较低。然而由于欠缺蓄电池无法储存能量,因而需要保证系统设置在最适当的区域内。另外,为预防孤岛效应现象,应确保并网系统之中的逆变器发挥实时监控功能,确保电网的正常可靠运作。如果引发停电现象,则可快速的进行反应。
2.2 风力发电技术
应用风力发电技术可有效的调节管控发电功率参数,利用电磁转矩设备机组可实现快速高效的发电。风力发电控制系统通常包括主控系统、变距、调向系统、制动系统等,同常规发电厂包含明显的区别。风力发电完成并网控制可利用多重途径方法进行。在应用双馈方法进行管控的阶段中,可利用调节转子掌控并网频率。同时借助交流励磁的有关参数与幅值调节并网电压。一旦利用永磁直驱法完成了并网,则可在确保电力系统有关器件良好运行的状态下实现作业质量水平的跟踪以及管理。并可在有功以及无功中快速良好的转换。同时该技术显著特征在于,不会对电流参数形成明显的冲击影响。另外,探究电力系统的可靠稳定运行,我们还发现,电力系统的可靠安全运行并不会由于风力发电系统的接入,令机电振荡呈现出不同的变化,或整体电力系统包含的负阻尼以及弱阻尼震荡形成转变。这是由于风力发电系统装机容量合理,标准较小。同时,电力系统内的输电线路则会由于风力发电系统接入方式导致潮流方向产生显著的变化。设置线路的安全保护系统阶段中,应针对该类问题做着重的分析考虑。
2.3 生物质发电技术
生物质发电技术应用,借助生物质内部能量完成供电目标。其呈现出能源分布广泛、污染影响较低、具备可再生性的优势特征。我国基本国情决定,生物质资源多样丰富,因此更应积极颁布有关政策,促进生物质能源的有效应用。当前具体的技术方式包括直燃、混燃、沼气发电方式等。当然,我国该技术领域的研究推广受到了经济水平以及具体研究能力的限制,因而生物质发电的探索应用仍然处在初步发展时期,无法构成规模化、一致性的市场环境。同时,额外投入对于该领域的产业化以及商业化发展形成了抑制作用,我国应加紧出台相关管理方针,积极履行有关措施,全面推动新能源技术的快速、优质发展。
2.4 海洋能发电技术
海洋能发电技术主要包括潮汐能以及波浪能发电技术。前者应用海水的涨潮落潮水位差,完成蓄能发电。潮汐能取之不尽、用之不竭,不会产生明显的环境污染影响,属于清洁能源。当然建设潮汐变电站需要投入一定的成本资金,因而电价高是影响其商业用途的主要因素之一。波浪发电通过电力系统使波浪能发生转变形成机械能,最终形成电能。该技术呈现出回收资源时期持续较长且应用技术手段较为复杂的特征。
3 新能源发电技术发展
当前,我国经济建设快速发展,随之而来的能源大量消耗以及污染环境问题逐步显现。因此只有有效的发展应用新能源发电技术,方能解决能源不足问题,创建良好的生态环境。我国沿海区域以及东北、华北等地含有广泛的风能,因此在该类区域应有效的拓展应用风力发电系统技术。应进一步扩充投资经费,提升建网力度。另外伴随现代科技的快速发展,应用太阳能进行发电呈现出了较好的发展势头。
我国生产研制太阳能电池行业发展迅速,技术先进。当前光伏发电手段的应用以及产业化发展形成了一定规模,在今后势必为我国的供电行业做出更大贡献。
如果说风力发电以及应用太阳能发电较易受天气以及环境条件的影响,则应用生物质能源进行发电,可有效的弥补该缺陷。我国为农业大国,拥有丰富的生物质能源储备,因此在不久的将来,生物质将逐步代替近百分之二十的传统化石能源,其应用前景一片大好。
4 结语
总之,伴随科学技术的不断发展,应用新能源技术将更加广泛,相关政策措施会逐步完善,进而可有效的应对能源供应紧张的问题,促进环境资源的健康持续建设,发展低碳经济,抑制能源污染导致的破坏环境问题。因此我国应继续扩充对新能源发电系统技术的投资应用,确保生态系统的可靠平衡,同世界技术全面接轨,真正扩充新能源发电的应用范畴,创设明显的经济效益与社会效益。
参考文献:
[1]赵新一.新能源发展展望[J].电力技术,2009,10(10):7-14.
[2]于三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育,2011(15):92-93.
社会经济的不断进步与发展,促进城市化进程的不断加快与建筑行业的发展,使得能源消耗量逐渐增多。面对如今能源资源的紧缺,建筑工程行业需要在建筑设计中合理运用可再生能源,缓解能源的紧张状况,提高资源的利用率,从而提高建筑企业在行业中的竞争力。本文就将从简述绿色环境建筑在如今社会发展的必要性出发,分析可再生能源(如太阳能、风能、地热能、生物质能等)在建筑设计中的具体应用,实现我国经济的可持续发展,促进我国整个建筑行业的健康稳定发展。
关键词:
可再生能源;建筑设计;利用
面对有限的能源资源,近年来我国多次强调可持续发展战略的要求,促进能源资源的节约,以适应社会经济发展的需要。因此,建筑行业在未来的建设发展中要合理运用可再生能源,提高资源的利用率,进一步促进建筑质量的提高,增强建筑企业在行业中的竞争力。
1.绿色环境建筑的必要性
绿色环境建筑是以节约能源为目的在建筑特点上进行绿色建设,它需要结合是市政的基础设施建设,利用环保材料或循环利用建筑中的废料和部分家庭废料,绿色环境建筑重点是保护环境,避免建筑工程中出现可能会对环境造成危害的问题,如建筑施工中的废料、粉尘,容易造成水污染、大气污染,对人们的生产生活造成危害。可再生能源在建筑行业中的运用,充分体现着我国可持续发展在经济建设中的运用,它使得绿色建筑规划与生态环境保护紧密结合,建筑企业需要不断通过创新研究,加强可再生能源在建筑行业中的有效应用,促进绿色建筑的不断发展。因此,绿色环境建筑可以改善建设施工中的环境质量,提高人们的生活质量,而且对室内环境也有着显著的进步[]。
2.建筑设计中可再生能源的具体应用
2.1太阳能
太阳能是太阳所释放出的辐射能,太阳能一般情况下会转化为化学能、热能以及电能,人们在日常生活中可以用太阳能进行照亮、提供热能。首先,建筑设计中太阳能资源的利用主要是太阳能转化为热能。太阳能转化为热能是通过太阳集热装置吸收太阳能辐射,而吸收的太阳能辐射就转化成了热能,这种利用现代科技的转化能源一般是提供给家庭用户的热水、空调、取暖器或温室栽培等,为居民的日常生活提供便利。其次,太阳能转化为电能。太阳能转化为电能有着两种转换形式,一种是光热发电,利用光热电的能量转化形势,一种是光伏发电,这主要是运用太阳能电池把太阳能直接转化成电能。如某市小区大量使用太阳能,居民通过薄膜电池与太阳能电池享有太阳能提供的优势,该地区的知名太阳能公司为我国提供数量繁多的太阳能产品,运用到建筑行业中,促进建筑行业经济效益的提高。太阳能产品广泛运用在建筑设计中,设计师不仅要设计出外形美观的太阳能产品,而且要加强产品对太阳光的采集和利用,同时注重排水与热能输送管道的保温性能,促进太阳能在建筑设计中的广泛应用。最后,太阳能转化成化学能。它是指太阳能把水进行直接分解,产生氢气与氧气,而氢气属于清洁的可再生能源。太阳能转化为化学能也有着一定的发展,它可能会成为我国未来太阳能转化的主要形式[]。
2.2风能
风能就是指空气在流动中产生的能量,目前风能的资源是无比巨大的,它有着储备量多、广阔的分布区域以及能源的清洁性,在人们的生产生活中有着广泛的应用。目前我国对风能的运用成熟度也较高,在电网不发达的地区,通过风能进行发电能够很好地解决当地人们的用电问题。建筑设计中要对风能进行合理有效的利用,就需要建筑设计师详细考察与分析当地建筑工程所具有的风力资源,保证风力发电的可行性,并且设计风力发电对象要美观,因风力发电机与其他发电机的不同,在风力发电机安装时一般在建筑的顶部,以此来保证建筑与发电机之间的协调性。
2.3地热能
地热能是通过地源热泵器在地下表层抽取适宜温度的热源并加以利用,是有效运用地表的可再生能源。地热能在建筑设计中的应用,主要是把地下水、地表水甚至一些工业废水与生活废水等中的热量运用到建筑的空调系统,这就需要运用现代地源热泵技术。地源热泵技术有两种形式,土-气型是提供给人们地热的能量;水-水型主要是进行制冷作用。建筑设计中运用地热能要注重选择合适的地点,防止建筑与热源相距甚远,从而影响地热源的效果,而如果要促进地热源的高效,就需要花费人力、物力以及财力,这样违背了我国建筑行业的可持续发展。而且由于地热能所处的地质环境较为复杂,就需要建筑设计师注重建筑地基的考察,了解建筑所在地区的地质结构特点,保证建筑设计中高效的地热能资源的运用。例如长沙市建筑行业中对地热能的有效利用,长沙市属于长江以南的地区,地下水以及地表水丰富,因此长沙市的地热能是充足的,在进行建筑设计时,地热能源的应用不仅保障人们的日常生活,而且充分实现地源热泵技术的现实意义,并且通过电能合理的转化成其他能源,提高电能资源的利用率。
2.4生物质能
生物质能是属于新型可再生能源,目前生物质能的潜力发展大,自然界中的生物质能对人们的日常生活有着很大的促进作用,它体现在农村沼气的运用、城市垃圾焚烧发电、种植能源作物等。建筑设计中对生物质能的应用主要是提供热能。城市的垃圾焚烧要想符合排放的要求,就要增加成本,制约着城市经济的发展,所以针对燃烧发电的垃圾可以运送到专门的发电厂进行集中处理,如果居住在建筑规模较大的住宅区,居民可以进行自己的垃圾焚烧设备建设,使得垃圾焚烧后产生的热量能够供应自己的需求。因此,生物质能运用到建筑设计中能够为居民生活提供便利。
3.结语
综上所述,建筑行业中可持续发展理念的不断深入,促进可再生能源在经济领域的广泛应用,体现着可再生能源在我国未来经济发展中有着重要的作用。因此,建筑设计师要全面考察建筑工地,根据建筑地点的地质结构,选择科学合理的可再生能源并加以利用,建筑企业要认真创新与研究可再生能源,促进可再生能源在整个建筑规划中的应用。
作者:梅建华 单位:南通源诚建筑设计有限公司
参考文献:
关键词:教学改革;新能源发电技术;创新人才培养
作者简介:韩杨(1982-),男,四川成都人,电子科技大学机电学院电力电子系,讲师。
基金项目:本文系电子科技大学中央高校基本科研业务费资助(项目编号:2672011ZYGX2011J093)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0046-02
“新能源发电技术”是电子科技大学电气工程及自动化、机械设计制造及自动化、工业工程三个专业课程体系中的一门重要课程。该课程属于高年级本科生的专业选修课,共32课时、内容多、知识面广、综合性强。[1, 2]由于三个专业的学生知识体系存在一定差异,在教学理念、教学内容、教学方法等方面,需要做出系统的设计和创新。笔者在教学过程中,充分吸收国外高校模块化教学模式、凝练教学内容,充分利用交互式教学方法,采用课堂讲授、提问与解答、课程项目、研究报告等手段,把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课程以电能变换与控制为主线,鼓励不同专业背景的学生组成研究小组对课程项目进行协作研究,提升了学生的学习兴趣,培养了学生的自主创新能力。[3, 4]
一、国外“新能源发电技术”教学内容与模式回顾
1.麻省理工学院(MIT)的模块化教学模式
课程简介:课程评估当前和未来潜在的能源系统,包括资源提取、转换和最终使用技术,重点区域和全球能源需求。研究各种可再生能源和传统能源的生产技术,能源最终用途和替代品,在不同国家的消费习惯。
第一部分:能源的背景。欠发达国家日益增长的能源需求、发达国家可持续的未来能源。能源概述、能源供给和需求的问题;能源转换和经济性分析,气候变化和应对措施。模块1:能量传递和转换方法。模块2:资源评估和消耗分析。模块3:能量转换、传输和存储。模块4:系统的分析方法。模块5:能源供应,需求和存储规划。模块6:电气系统动力学。模块7:热力学与效率的计算。
第二部分:具体的能源技术。模块1:核能的基础和现状;核废料处理;扩建民用核能和核扩散。模块2:化石能源的燃料转换,电源循环,联合循环。模块3:地热能源的类型;技术、环境、社会和经济问题。模块4:生物质能资源和用途,资源的类型和要求。
第三部分:能源最终用途,方案评估和权衡分析。模块1:汽车技术和燃料经济政策。模块2:生物质转化的生命周期分析;土地使用问题、净能量平衡和能量整合。模块3:电化学方法电能储存、能量转换,燃料电池。模块4:可持续能源,非洲撒哈拉以南地区的电力系统的挑战和选择。
2.瑞典皇家理工学院(KTH)课程内容与要求
课程内容:替代能源和可再生能源的全方位的介绍和分析,包括整合这些解决方案以满足能源服务的要求。包括现有和未来的替代能源,如水能、风能、太阳能、光伏、光热,燃料处理;可再生能源系统面临的挑战;动态整合各种可再生能源。在整个教学过程中,学生的读、写和研讨主题是“先进的可再生能源系统技术”,特别是通过项目工作和多个为期半天的研讨会对相关专题进行研讨,每个人都参与演讲和讨论,并邀请有行业工程背景的专家和政策制定者来课堂参与探讨,丰富课堂内容、提升教学质量。
课程要求:在课程结束时,学生应能够分析和设计能源系统,利用风能、生物能源、太阳能产生电力或用于加热与冷却。完成课程后,学生能详细说明风能、生物能、太阳能基本原理和主要特点,以及它们之间的区别。能掌握这3种可再生能源系统的主要组件,了解基于化石燃料的能源系统对环境和社会的影响。
3.威斯康星大学(UWM)课程内容与要求
课程内容:学习有关国家最先进的可再生能源系统,包括生物质、电力和液体燃料,以及风力、太阳能、水电。学生们将对可再生能源电力和能源供应做工程计算,并要了解可再生能源的生产、分配和最终使用系统。能源存储、可再生能源政策;经济分析,购买和销售能源;风能理论与实践;太阳能可用性,光热和光伏发电系统;水电;地热,潮汐能和波浪发电;生物能源、生物质燃烧热力和电力;生物质气化,生物油热解;生物燃料的生命周期评估。
课程要求:掌握基本的可再生能源系统的工程计算,了解可再生资源评估和能源基础设施一体化。确定可再生能源系统的环境影响。设计和评估可再生能源系统的技术和经济上的可行性。了解能源在社会中的关键作用。了解可再生能源发展的公共政策、市场结构。卓越学生的学习成果:能够运用数学、科学和工程原则进行实验设计,并能分析和解释实验现象。有能力设计一个系统、部件或过程,以满足预期要求,具备解决工程问题和有效沟通的能力。
二、创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学设计
通过对该课程的学习,使学生了解中国的能源现状,掌握电源变换与控制技术的基本原理,掌握光伏发电和风力发电的基本原理及系统的构成,加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识,理解生物质资源的利用现状、转换与控制技术的基本原理,了解天然气、燃气发电与控制技术的基本原理和应用情况。吸收国外经验,设计教学模块。
1.电源变换和控制技术
内容要点:电力电子器件的概念、特征和分类,不可控器件——电力二极管,半控型器件——晶闸管,电力场效应晶体管——电力MOSFET,绝缘栅双极型晶体管——IGBT;AC—DC变换电路:二极管整流器——不控整流,晶闸管整流器——相控整流,PWM整流器——斩波整流;DC—DC变换电路:单管不隔离式DC—DC变换器,隔离式DC—DC变换器;DC—AC变换电路原理、分类、参数计算;AC—AC变换电路。
课堂提问:晶闸管的导通和关断条件是什么?相控整流与PWM整流电路区别是什么?交流调压电路的基本原理是什么?什么是逆变?如何防止逆变失败?
课程项目1:让学生设计一个50kW的相控整流和PWM整流电路,进行MATLAB仿真分析,比较两种整流电路的区别,要求分组讨论、制作PPT演讲,撰写研究报告。
2.风能、风力发电与控制技术
内容要点:风的产生、特性与应用;风力发电机组的结构、分类与工作原理;风力发电的特点、控制要求和功率调节控制;风力发电机组的并网运行和功率补偿:同步发电机组、异步发电机组和双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿。
课堂提问:简述风能转换的基本原理。风力机的空气动力学参数有哪些?具体怎么求解?风力机有哪几种分类方法?
课程项目2:让学生设计基于全功率变换器的风力发电系统,在课程项目1的PWM整流电路的基础上,设计整流和逆变电路及其控制算法,进行MATLAB仿真,验证工作原理,要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。
3.太阳能、光伏发电与控制技术
内容要点:太阳能利用方式、分类及原理,中国光伏发电的历史和研究现状;太阳能电池的工作原理,太阳能电池材料的光学性质、等效电路、输出功率和填充因数,太阳能电池的效率、影响效率的因素及提高的途径;太阳能电池制造工艺,多、单晶硅制造技术;太阳能光伏发电系统设备构成,正弦波PWM技术,逆变器基本特性及评价;独立光伏发电系统的结构及工作原理、系统构成;并网光伏发电系统的分类、特点、结构、供电形式和设备构成。
课堂提问:多晶硅和单晶硅的制造工艺有什么不同?根据制作工艺的不同它们各有什么特点?什么是正弦波PWM逆变技术?并网光伏发电系统由哪几部分构成?
课程项目3:让学生设计小功率并网光伏发电系统,在课程项目2逆变电路的基础上,设计单相及三相逆变电路及其控制算法,进行MATLAB仿真,验证工作原理,要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。
4.生物质能的转换与控制技术
内容要点:生物质能的定义、生物质资源特点及类别;生物质能转换和发电技术、生物质能转换的能源模形式,城市垃圾、生物质燃气发电技术;生物质热裂解发电技术的分类、生物质热裂解机理,生物质热裂解技术及装置简介;我国生物质能的利用现状及开发生物质能的必要性,生物质能发电前景。
课堂提问:生物质能的优缺点是什么?根据其优缺点如何扬长避短充分利用生物质资源?生物质热裂解的机理是什么?请详细分析说明。影响生物质热裂解的因素有哪些?具体是如何影响的?
5.天然气、燃气发电与控制技术
内容要点:天然气水合物的概念,形成机理及化学性质;天然气的综合利用、环境价值与发展前景;小型燃气轮机发电机组的原理及用途、主要形式及应用前景;燃气轮机组的电能变换与控制系统、电网供电及控制;燃气发电机组的并网运行与控制策略,DC-AC低频并网逆变技术,DC-AC/ AC-DC-AC三级变换高频环节并网逆变技术;燃气发电机组高频并网逆变的控制策略。
课堂提问:小型燃气轮机组并网发电的原理是什么?简述燃气轮机组电能变换系统的结构和工作原理。燃气发电机组高频并网逆变是如何实现的?
三、结束语
在充分吸收国外高校“新能源发电技术”模块化教学模式的基础上,以人才培养为中心,凝练教学内容、改革教学方法,提高了学生对该课程的学习兴趣,课堂互动得到明显改善,不同专业背景的学生能够对课程项目进行协作研究,发挥各自的特长收集和吸收国外前沿技术,在PPT演讲、研究报告撰写方面锻炼了学生的综合能力,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]何瑞文,谢云,陈璟华.电气工程及其自动化专业建设与实践模式探讨[J].中国电力教育,2012,(3):72-73.
[2]王三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育,2011,(15):92-93.
美好的发展愿景
我国是农业大国,现有的各类农作物每年产生的秸秆至少有6.5亿吨,如果其中的60%应用于生物质发电,就相当于8座三峡电站的发电量,而且秸秆是一种很好的清洁可再生能源。
事实上,中国从20年前就开始试建生物质发电厂,《国民经济和社会发展第十一个五年规划》纲要中就提出,要积极发展沼气、秸秆发电等可再生能源,完善农村电网。自中国第一个秸秆燃烧发电厂在河北建成以来,各地也纷纷发展秸秆发电项目。
2006年国家出台了《可再生能源法》并公布生物质发电上网电价补贴。至此,我国生物质发电开始进入快速发展期。随后,国内企业竞相上马生物质发电厂。截至2012年底,我国生物质发电累计并网容量是5819MW(兆瓦)。
卡脖子的原材料
然而,美好前景的背后,生物质能源的发展实际上却一直不温不火。据统计,世界范围内生物质能源占所有一次性能源的比例仅为13%。从我国“十二五”新能源规划中也不难看出,与水能、风能等新能源相比,生物质能源的投入仍显单薄。
其实,生物质能在中国之所以长时间长不大,原料收集难是首当其冲的障碍。我国拥有丰富的生物质能资源,据测算我国理论上的生物质能资源为50亿吨左右标准煤,是目前中国总能耗的4倍左右。但是,中国生物质原料分布不集中,占生物质原料绝大多数的农作物秸秆收集很困难,如果向农户收购则极易增加收集成本,不划算。
据江苏省电力行业协会透露,江苏省已建成投运的13家生物质发电厂,出现了家家亏损的局面。另外有生物质发电厂因为“填不饱肚子”,只好把能烧的都收集起来,还从外省收来树皮、木材加工厂下脚料、粮油加工厂稻壳,甚至还有药厂的药渣。
为什么原料收集这么难?大多数人将原因归结为收购价过低。有人算了这样一笔账,以玉米秸秆为例,电厂每吨付费200~260元,而收购站只按100元左右收购。一名农户有8亩玉米地可产秸秆3吨多,送电厂能卖六七百元,而去近一点的收购点只能卖300多元。扣除油钱、运费,不算劳动力和花费的时间,所挣不多,因此农户更偏向于一把火烧掉做肥料。
针对这些情况,2013年5月底,国家发改委会同环保部和农业部下达了《关于加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知》。通知指出,政府将“加大对农作物收获及秸秆还田收集一体化农机的补贴力度”、“研究建立秸秆还田或打捆收集补助机制”。这无疑将大大提高农户正确处置秸秆的积极性,有利于生物质能源企业解决既有的原料保障难题,使秸秆收集能够逐渐常规化、规模化。
维护监管成补贴项目盲点
尽管如此,有专家仍指出,长期以来针对生物质能项目“先补贴后建设”的措施容易带来弊端。“不仅补贴方式上存在一定缺陷,整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。”
我国目前80%的生物质能项目都靠国家补贴,每个省不少于50个项目,平均每个项目国家投入近200万元。按照我国现行的补贴政策是先投钱建设,项目竣工后进行简单验收。但是后期维护、监管等程序则很少有人问津了。这样极易造成企业通过以建生物质能项目获得国家补贴,但是主营其他业务来挣钱,无论获利与否都造成专项资金的浪费。国内目前除了一些有雄厚资金和优良渠道的大国企挣钱外,真正通过生物质能业务盈利的企业还很少。
另外,我国的财政补贴还有一定的准入门槛。财政部规定,企业注册资本金要在1000万元以上,年消耗秸秆量要在1万吨以上,才有条件获得140元/吨的补助。这对一些中小企业无疑是一道很难跨越的门槛。
正是由于目前政府补贴对于后期监管的盲点,不少企业往往缺少对较高成本的研发以及先进设备引进的积极性。加上中国农林生物质原料复杂多样,品质差异巨大,因此需要一套性能稳定、可靠的燃烧设备以适应中国复杂多样的燃料。
我国虽然长期以来积累了先进的燃煤锅炉设计制造技术,但是对于生物质专业燃烧锅炉设计和制造经验还不足。没有一套好设备,项目难以保证稳定运行或者效率低、能耗高,盈利就很困难。在政府补贴有限、后期监管不到位的前提下,企业很少会购入昂贵的高端设备。
成功经验宜借鉴
面对我国目前生物质能发电的尴尬现状,专家指出,中国生物质能的开发和利用要想成为新能源的后起之秀,首先是要打破燃料收购地域限制、建立新的燃料收购模式。在政府层面来说,可以尝试建立更有效的补贴机制,同时借鉴国外的成功经验。
比如德国,与中国补贴形式相反的是,其生物质能建设是采用“先建设后补贴”的方式。企业或个人在投产生物质能项目时,是个体的商业行为,政府可以贷款帮助建设,但是不给予补贴。项目建设完毕,每发一度电,或者每产生一立方米沼气,政府开始根据产能进行相应的补贴。项目产生的效能越大,获得的补贴就越多。这样不仅鼓励了企业对生物质能的利用和开发,还有效避免了“面子工程”导致政府补贴资金的浪费。
对于通过加工植物转换成生物质合成油的技术,外界充满了疑惑,甚至有质疑者认为它是一场骗局,但阳光凯迪新能源集团(下简称“阳光凯迪”)及其支持者们则坚定地认为这一技术已经成熟并且具有商业化的潜力。
简单来说,生物质合成油是指将生物质中的木质素及半纤维素经高压高温裂解气化,经费托合成技术将合成气转化为混合液体燃料,再进行常规精炼分离,最后生产出合格航空煤油、汽油、柴油等燃料油的技术路线。英文中将其称作Biomass to Liquids(BtL),中文称其为“生物质合成油”(也简称为“木变油”)。
“生物质合成油”大约于2003年在世界首次出现,在中国,生物质合成油则也是近几年才诞生的。阳光凯迪于2005年前后进入该领域,是国内最早、也是目前国内最主要的研究生产生物质合成油的公司。
阳光凯迪迄今为止在生物质合成油的研发和试生产上累计投入资金超过十亿元,依托其在生物质发电行业的基础和积累的经验正在逐步做大这个产业,石元春院士等大量业内专家对其发展也持乐观态度;但国内传统能源界和金融界一些人士并不看好该技术。
挑战者凯迪
“不管别人称我是‘骗子’也好,‘大忽悠’也好,我都不在乎。因为我坚定信心,一条路到底。”面对外界对生物质合成油的质疑,阳光凯迪董事长陈义龙从未动摇发展生物质合成油的信念。
了解陈义龙的人都知道,他总是喜欢接受挑战。生物质合成油在世界范围来都看是一项全新技术,还没有成功实现商业化运作的先例,国内对该领域的了解几乎一片空白。就在这样情况下,陈义龙于2005年左右下定决心进入生物质合成油这个具有挑战的领域。
要成为中国甚至世界上首家将“木变油”技术实现商业化的公司,对陈义龙的凯迪团队来说挑战无疑是巨大的。
阳光凯迪旗下的北京阳光凯迪资本投资有限公司(下简称“凯迪资本”)副董事长、金融学博士苏江回忆说:“我们凯迪研究院负责研究生物质合成油的团队很有拼搏精神,在生产出油品前的很长一段时间里,大家吃住都是在办公室,饿了就吃方便面,困了就在地上躺会儿。”
经过8年多的研究和实验,2013年1月,阳光凯迪建成了世界首条万吨级生物质合成油商业化示范生产线,实现了将农林废弃物生产转换成航空煤油、汽油、柴油等燃料油的目标。在陈义龙的努力下,阳光凯迪还成为国内第二家拥有国家重点实验室的民企――生物质热化学技术国家重点实验室即在阳光凯迪建设。
从进入生物质合成油行业到建成商业化示范生产线,阳光凯迪的投入已经超过10亿元。阳光凯迪在生物合成油前期的研究、试验等方面花费了5至6亿元,加上建设商业化示范生产线的成本,总投资额达到了10亿元。
此外,建设一个生物质合成油专用的装备制造厂需要投资约120亿元。苏江说,“我们正在平整土地、筹措资金建设这个生物质合成油专用的设备制造厂,为了防止泄密,主要的设备我们都需要自己生产。”
除了计划在自己的大本营武汉建设生物质制油厂,阳光凯迪还在黑龙江、吉林、广西以及河北的一些地区积极洽谈建设生物质制油厂,其中在广西北海的油厂建设已经进入了实质性的操作阶段。
2013年11月,阳光凯迪在北海的子公司北海凯迪生物能源有限公司获批新建年产60万吨生物质合成油生产线。为保证北海年产60万吨项目的顺利投产,今年3月,武汉凯迪电力股份有限公司(后简称“凯迪电力”)还与北京世纪金沙江创业投资管理有限公司签署协议,后者将负责为该项目募集资金36亿元,其中2014年计划完成融资6亿元用于项目启动,2015年计划完成融资30亿元用于项目建设。
阳光凯迪计划在两年左右的时间内在全国建成300万吨年产量的生物质合成油厂。“300万吨主要是跟地方政府合作共建,单靠我们自己肯定不行,技术问题应该没有,主要就是资金需求太大。”苏江说,至于具体建成的时间,“取决于几个因素,一个是专用设备制造厂的建设进度,还有一个是有关油品国标的问题,我们的油已经送去监测很久了,但到现在都没有得到明确回复。”
尽管商业化道路刚开始,未来还充满很多挑战,但阳光凯迪已定下了十分远大的目标:至2020年,阳光凯迪的生物质油品年产销量要达到千万吨以上。
技术争议
生物质制油技术诞生以来经历了四个阶段。植物里约百分之四十的物质是木质素和半纤维素,是否能够将这百分之四十的木质素和半纤维素裂解打开,生成氢气和一氧化碳,经过气化和液化生产出合成油品,是第四代技术和之前技术的核心区别。
目前全球尝试建设万吨级生物质合成油生产线的公司主要有三家:美国的伦泰克公司(Rentech.inc)、德国的科林公司和中国的阳光凯迪。这三家公司中,德国科林公司和阳光凯迪采用的技术是间接法,美国伦泰克的技术属于直接法,直接法的成本较低,但难度更大。2013年1月,阳光凯迪的生物质合成油生产线成功出油并注册了相关专利,从而以较低价格收购了美国伦泰克公司的生物质合成油资产。
美国伦泰克公司和德国科林公司进入生物质合成油领域早于阳光凯迪,这两家公司之前也曾尝试建设万吨级生产线,而阳光凯迪率先成功建设并实现其商业化运作。与这两家公司相比,阳光凯迪有何独特的优势?苏江说:“我们凯迪在生物质发电领域有着多年的经验,已经建设运营了几十个生物质电厂,生物质发电与生物质制油在气化阶段有一定的类似,电厂是将植物气化后直接燃烧用来发电,而油厂是将植物气化后再进行液化从而炼制出合成油。因为在生物质发电领域有多年运营积累的坚实基础,我们在搞生物质制油的时候步伐比另两家公司稍快。”
同时,苏江还表示,阳光凯迪的生物质合成油技术现在已经完全成熟,进行大规模商业化生产不存在技术问题。
传统的石油公司对生物质合成油技术一直也在关注,不过很多公司对这一技术现阶段的商业化并不看好。BP中国副总裁、科研与技术总经理安杰逻对《能源》记者介绍说,BP拥有将木质素、纤维素转为合成气,再将这些合成气转化为生物燃料的相关技术,该技术还处于实验室规模阶段。但不管是用生物质发电,还是用生物质生产燃油,目前这些技术的成本都较高,在中期来讲可能需要政府补贴。
中国农业大学教授程序对生物质合成油的前景比较看好,他认为,目前生物质合成油的技术成熟度还没有完全达到商业化生产及应用的程度,不过已经离商业化不远了。
但对更多的业内人士来说,生物质合成油仍然是一个充满疑问的技术,有不愿具名的能源领域投资银行人士斩钉截铁地对《能源》记者说:“目前说大规模、商业化生产生物质合成油的都是骗人的把戏,反正我现在是绝对不会把钱投入到这个领域的。”
商业化愿景
面对毁誉参半的评价,凯迪的生物质合成油技商业化的前景到底是太平盛景还是海市蜃楼?且不论“生物质合成油”这一技术的成熟程度,各界对生物质制合成油最大的质疑恐怕是其商业化后之后原材料来源的可持续性。
尽管程序教授对生物质合成油的前景十分看好,但他对原料的搜集也心存疑虑,他说,目前主要的制约因素是,生物质合成油项目规模化后需要巨大数量的原材料支持,所以如何解决原材料的供给很重要。
阳光凯迪对原材料的供给却并不担忧,阳光凯迪方面提供的资料称,自然界的所有植物都可以作为生物质合成油的原料,原材料的供应是有保障的。这一观点可通过各类公开数据佐证,比如我国农业废弃物每年达到12亿吨,林业的蓄积量丰厚,阳光凯迪自身还拥有1000多万亩的林地资产,作为生物质制油的原材料储备基地。
同时,凯迪旗下的数十家生物质发电厂常年收购农林废弃物,包括模板、稻壳、边角料、薪柴、树皮、花生壳、枝桠柴、卷皮、刨花等,都为生物质合成油的原材料搜集打下了坚实基础。
与原材料供应相比,凯迪更担心的是油品准入标准的制约。在我国现有的市场政策下,任何成品油进入市场销售都必须符合相应的标准,而负责制定标准和评判是否达标的组织都受到传统成品油企业的较大制约,这使得凯迪生产的油品面临入市渠道不通畅的难题。
“符合国标之后才能进入正常的销售渠道和定价,如果你是非国标的油品,销售价格和产品流动性都得不到保证,这是我们很头疼的问题。”苏江坦言。
如果能够顺利进入正常渠道销售,阳光凯迪对生物质合成油品商业化生产后的盈利能力十分有信心。
传统的石化油品生产出来前有原油开采和炼制两道工序,对应于生物质合成油来说,搜集原材料相当于传统石油业的开采环节。据苏江介绍,木质原材料的搜集成本平均是每吨300-400元,各地有一定的波动,大约四吨原材料可以炼制出一吨油品,也就是说,对应原油开采这个环节,每吨油所需的生物质材料的搜集成本大概是1000-2000元。但是在炼制这个环节上,生物质合成油的成本远低于传统石油,木头进去几分钟后滚烫的油品就出来了。
[关键词]生物质 发电 安全 管理
引言
生物质发电作为新兴产业被大力扶植,未来发展前景广阔。根据发改委07年的国家《可再生能源中长期发展规划》,2020年全国生物质发电装机容量将达到3000万千瓦。据相关媒体报道,我国各级政府目前核准的生物质发电项目累计超过170个,总装机超过460万千瓦,其中已经并网发电的项目超过50个,发电总装机已超过200万千瓦。
但生物质电厂安全形势非常不容乐观,迄今为止,全国生物质电厂发生近百例事故。如:2008年12月17日淮安某生物质电厂发生料仓爆燃事件;2009年5月7日下午,盐城市某生物桔杆发电厂原料堆场发生火灾,过火面积约2500平方米。
1 生物质电厂安全管理存在的问题
1.1 电厂燃料存储场地大,为满足燃料收购淡季时机组生产需求,料场一般存储上万吨秸秆。燃料燃点低,易发生自燃。
1.2 燃料的收集、装卸、劳动力需求量大,无法实现机械化生产。目前大多数生物质电厂均是采用人力、机械混杂卸货、短驳,存在挤压、撞击等机械伤害的危险。
1.3 燃料破碎生产能力低,目前大多数生物质电厂使用农业小型破碎机械,需要大量的人力上料、出料。农用机械易发生机械绞卷、触电、撞击、割伤等人员伤害,还易发生破碎机械电器部分打火引发火情。
1.4 因生物质燃料的品种多,燃料质量不统一,入炉燃料热值、灰分、挥发份不一,锅炉燃烧无法实现自动控制,易发生炉膛正压,料仓爆燃的事件。
1.5 外来人员众多,来厂送货车辆多,厂区因生产需要,特种车辆达十数辆,现场临时作业人员数十人,易发生人员撞伤,车辆碰撞等异常现象。
2 生物质电厂安全管理的对策
鉴于生物质电厂的特点及难点,生物质电厂在安全管理上有很大个性,同时又与火力发电厂存在一定程度的共性,所以既要有火力发电厂严格的安全管理制度和精细的操作规程,同时还要有生物质特点的部分。
2.1 安全管理制度建设和落实是基础
首先狠抓安全生产责任制的落实工作,推行生产岗位一岗双责制,强化基层管理人员的安全责任,提高一线员工的安全意识。其次要加强两票三制、运行规程、安全操作规程等规章制度的修订、执行,确保正常生产安全稳定。
2.2 安全意识培养和技能培训是重点
一是安全教育是安全管理的一个重要手段。提高每一个员工的安全意识,做到变“要我安全”为“我要安全”,变被动接受安全管理为主动注意安全。二是在提高安全理论学习和安全意识培养的同时提高一线员工操作技能和异常处理能力。降低一线人员操作失误率,及时发现各种参数和设备运行异常,并迅速有效处理,是降低事故发生率和缩小事故影响范围的有力保障。
2.3 生物质电厂防火管理是关键
生物质电厂是各地方消防管理的重点防火单位,随着生物质电厂火情次数的增加,火情的影响和损失程度逐步扩大,电厂管理人员对火情的防治和重视度逐步增加。
防火管理首先是重在预防,在管理手段上有:对燃料分类分区存放,及时的燃料苫盖,严格按照先进先出的原则,定期先后次序消耗燃料,防止燃料长期堆放发生自燃;针对生物质燃料普遍水分高的现象,加强燃料的翻晒,以稳定锅炉燃烧、降低燃料自燃的机率;加强现场巡查和火灾隐患排查,对燃料堆场加强温度和湿度的监测,发现温度异常及时翻晒或组织入炉燃烧。
同时要加大消防设施投入和人员配备,提高火情处理能力。在各防火重点部位增加灭火器和消防设施的配置数量,并提高现场作业人员的灭火操作技能,将火情扑灭在初期。料场防火还应注意防止雷击、控制卸货人员和车辆携带火种,具体措施有:现场禁烟,车辆排气管加设防火罩,架设避雷针,现场设施喷涂防火材料等;高粉尘浓度的现场加强吸尘和扬尘控制,以确保高粉尘浓度现场不发生爆燃现象。
2.4 加强同类电厂学习交流和总结
在同类电厂、电力行业范围内加强交流、学习。采取“走出去、请进来”的方法,学习他人的较为科学合理的安全管理手段,吸收其他电厂的事故教训,结合本厂实际采取有效措施,有预见性、针对性的采取措施,防止同类事故重复发生。
再者要加强本厂异常分析和总结,并对各项事故防范措施在实际执行效果,进行必要的评价、分析、改进。如研究试验在固定入炉燃料品种结构条件下,如何稳定燃烧,如何合理控制锅炉负压、氧量、排烟温度等参数,减少甚至杜绝锅炉正压、爆燃现象,有效保障生产安全。
2.5 重视长期安全投资效益
安全不仅可以减少负效益――事故损失,而且可以带来间接的正效益――良好的安全生产秩序可大大提高工效、降低消耗,还可增强企业的凝聚力和声誉,不仅有经济效益而且还有社会效益,具有高收益的特点。安全管理追求的是企业和社会的长期利益。所以,我们要摒弃只顾眼前经济利益,忽视安全投入的思想和行为,处理好安全与经济效益的关系,即处理好当前利益与长远利益的关系。
2.6 加强安全管理机制、职能的转变
首先是基层部门安全管理的责任感和自主性,以落实安全生产责任制为前提形成分级管理;其次,强调企业安全管理专业门类的分工协作,改变安全部门统抓统管的做法;第三,进一步强化安全部门的监督职能,进一步突出其对基层单位的监督职能;第四,强调职工安全素质的提高,把遵章守纪变成职工的自觉行为。
关键词:农业生物质能;发展;现状;问题
中图分类号:S21 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)05-0013-1
1 农业生物质能的概念
农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。在各种可再生能源中,农业等生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。替代煤炭,石油和天然气等化石燃料,可永续利用,具有环境友好和可再生双重属性,发展潜力巨大。
2 中国农业生物质能开发利用现状
我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等,发展潜力巨大,空间广阔。20世纪80年代以来,我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用新技术的研究和开发,中央和各地不断加大资金投入力度,加强科研开发与技术攻关,开展不同形式的试点示范与建设,有力地促进了农业等生物质能产业的发展。目前,中国农业生物质的发展主要在以下几方面:发展农村沼气、发展农作物秸秆直接燃烧、气化、固化成型、农作物秸秆发电、发展燃料乙醇、生物柴油。
2.1沼气产业快速发展
我国沼气产业已从单纯的能源利用发展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用,整合太阳能技术,并与养殖业、种植业广泛结合,实践性地探索出一系列适合中国农村地区推广应用的北方“四位一体”、南方“猪沼果”和西北“五配套”能源生态模式,成为发展绿色生态农业和巩固生态建设成果的一个重要途径,在农村生产和生活中发挥了重要作用。
2.2农作物秸秆能源化利用初见成效
秸秆的主要能源化利用方式为直接燃烧、气化和固化成型等。通过改进农村现有的炊事炉灶,不仅提高了传统炉灶的燃烧效率(大约在20%左右),而且也减少了室内空气污染,改善了农村生活环境。
2.3非粮生物液体燃料初具规模
中国已培育出“醇甜系列”杂交甜高粱品种,培育并引进多个亩产超过3吨的优良木薯品种。
3 我国农业生物质能发展存在的主要问题
3.1政府政策引导及财税政策激励措施力度不够,政府仍然缺乏行之有效的统一规划和监管
在现有技术水平和政策环境条件下,大多数可再生能源开发利用成本高,再加上资源分散、规模小、生产不连续等特点,在现行市场规则下缺乏竞争力,需要政策扶持和激励。发展生物质能产业,要在政府引导和财税政策支持下,建立中介组织,加强资源开发和技术开发,探索建立“适度规模、就近转化、统筹规划、模块建设、分散生产、集中营销”的产业发展模式。
3.2在我国现实的社会经济环境中,还存在一些消极因素制约或阻碍着农业生物质能利用技术的发展、推广和应用
如市场保障机制还不够完善,该产业的竞争平台并不公平。在现行能源价格条件下,农业生物质能源产品缺乏市场竞争能力,投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性,而销售价格高又挫伤了消费者的积极性;技术标准未规范,市场管理混乱。目前,虽然国家逐步加大了对农业生物质能等可再生能源发展的支持力度,但由于没有建立起强制性的市场保障政策,无法形成稳定的市场需求,可再生能源发展缺少持续的市场拉动,致使我国可再生能源新技术发展缓慢。
3.3产业化技术开发能力和产业体系薄弱
除沼气外,其他农业生物质能的技术水平较低,缺乏技术研发能力,设备制造能力弱,技术和设备生产较多依靠进口,技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。当前,中国纤维素制备燃料乙醇核心技术仍未取得突破;生物柴油酶转化技术仍未进入商业化大规模应用;直接燃烧发电技术急需中小型核心装备;气化发电技术小规模下效率较高,但急需提高配套设备的稳定性;燃气(沼气)发电技术急需发展低热值生物质燃气发电装置等产业化的生产技术瓶颈问题远没有得到解决。同时,农业生物质能源资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善,人才培养不能满足市场快速发展的要求,没有形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。
3.4政府有关部门应真正从“战略”和“替代”问题来考虑,加大资金投入,进一步支持发展农业生物质能等产业
由于资源分散、收集手段落后,我国的农业生物质能利用工程的规模很小;为降低投资,大多数工程采用简单工艺和简陋设备,设备利用率低,转换效率低下。所以,农业生物质能项目的投资回报率低,运行成本高,难以形成规模效益,不能发挥其应有的、重大的能源作用。目前,民营企业是发展农业生物质能产业的主体,其在资金和研发上有许多困难,政府应有针对性地出台更有效的扶持政策。针对中国农业生物质能产业面临的问题,当前最紧迫的任务是将农业生物质能产业纳入基础产业的范畴,科学制定发展规划并建立产业发展体系,从根本上解决原材料的供应问题;积极完善财税扶持政策,建立财政资金优先购买自主创新生物产品制度,对生物柴油、生物质发电和经批准生产的燃料乙醇等重要生物质能产品给予支持,以此来促进行业的快速发展;另外,应改变投融资渠道较为单一的现状,加大科技攻关力度,大力促进农业等生物质能技术研究开发与产业化的投入和利用,为生物质能产业的发展创造良好条件。